基于故障樹的自動變速器無動力輸出故障分析

牛 華

（江蘇通邦教育咨詢有限公司，江蘇 南通 226000）

故障樹分析法是一種將故障形成的原因由上到下按樹枝狀逐漸細化的分析方法，是一種對復雜系統進行可靠性分析的有效工具，明確基本故障、精確故障的原因、影響重要度和發生的概率是分析的主要目的。按照故障樹的結構，從上往下分析就一定能找出造成頂事件發生的原因，并且整個故障系統中各個零部件之間的關系也能清晰地體現出來，如果從下往上分析則可以保障系統的可靠度。故障樹分析，是對中間結果、各因素的影響大小程度及作用途徑等均進行定量或定性的分析，故障系統各個部件發生故障的概率是通過故障樹定量分析計算得出的，對故障概率高的部件進行分析，更利于后期的改善及優化[1]。

1 建立故障樹

從自動變速器動力傳遞路線可知，發動機動力是先到液力變矩器上，再通過渦輪花鍵與輸入軸相連，經過不同的行星齒輪機構變速變矩后輸出。因此，液力變矩器自身故障或行星齒輪機構及離合器、制動器、單向離合器等機械故障都會造成變速器無動力輸出。具體分析如下。

1.1 液力變矩器不傳遞動力

1）變矩器油壓過低。具體原因有變矩器調壓閥堵塞或相關油道有堵塞。2）變矩器的渦輪花鍵與變速器輸入軸連接花鍵磨損打滑，使得發動機動力無法傳遞[2]。

1.2 主油壓過低

1）ATF 液面過低。具體原因有油底殼破裂、油封漏油等。2）濾網堵塞。引起該故障的原因主要是長期未更換ATF 液造成的，次要原因是離合器、制動器磨損磨料過多導致的[3]。

1.3 油泵泵油壓力不足

1）油泵主動輪破裂，油泵不能運轉。其主要原因是液力變矩器安裝不正確，壓裂主動輪，次要原因是長時間超負荷工作造成主動輪破裂。2）油泵磨損泄壓。3）限壓閥球閥卡滯，無法閉合，造成油壓過低，嚴重情況下會導致汽車不能正常行駛。4）主調壓閥電控部分失控。主要原因是節氣門位置傳感器信號和車速信號有誤，而主油壓調節電磁閥卡滯同樣會造成汽車無法正常行駛[4]。

1.4 控制系統有故障

1）換擋手柄與手動閥的連接有問題。換擋手柄與手動閥分離或相對位置不準都會導致擋位不正確，繼而引起汽車無法正常行駛。2）既參與前進擋，又參與倒擋工作的離合器或制動器有問題。前進擋與倒擋同時進行，勢必會造成汽車不能正常行駛，嚴重的話會導致行星齒輪機構報廢[5]。

根據以上故障原因建立相關故障樹，如圖1 所示。

圖1 自動變速器故障導致汽車無法正常行駛的故障樹

由圖1 可知，中間事件如下：M1，液力變矩器故障；M2，主油壓過低；M3，油泵故障；M4，控制系統故障；M5，機械故障；M6，變矩器油壓過低；M7，ATF 液面過低；M8，濾網堵塞；M9，限壓閥故障；M10，換擋手柄與手動閥連接故障。

基本事件如下：X1，變矩器渦輪花鍵與輸入軸花鍵磨損嚴重；X2，變矩器調壓閥卡滯；X3，油道堵塞；X4，油底殼破裂；X5，油封漏油；X6，油液過臟；X7，離合器磨損磨料過多；X8，制動器磨損磨料過多；X9，油泵主動輪破裂；X10，油泵磨損泄壓；X11，彈簧壓縮變形；X12，球閥卡滯；X13，主調壓閥電控部分失控；X14，離合器和制動器既參與前進擋又參與倒擋；X15，換擋手柄與手動閥分離；X16，換擋手柄與手動閥相對位置不準；X17，液力變矩器自身損壞；X18，行星齒輪機構機械損壞；X19，離合器損壞；X20，制動器損壞；X21，單向離合器損壞。

2 故障樹定性分析

根據最小割集上行法的原理：

即X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21 構成汽車不能正常行駛的故障樹的最小割集。比如，X5 油封漏油會導致汽車無法正常行駛，X10 油泵磨損也會導致汽車無法正常行駛。

3 故障樹定量分析

3.1 頂事件發生的概率

根據資料整理及調查問卷統計的各底事件概率如表1所示。

表1 底事件概率

則根據公式計算T1 發生的概率：

3.2 最小割集的重要度

根據式（1）得到的頂事件概率，在此基礎上求得各個最小割集的重要度，也就是最小割集的發生概率與頂事件發生概率之比。最小割集重要度如表2 所示。

表2 最小割集的重要度

4 結束語

故障字典表、規則表和框架表可以構成自動變速箱故障診斷系統知識庫。文章獲取故障知識根據的是故障樹定性分析法，將故障知識逐個填入故障字典表中，然后自上而下分析故障樹，表示故障知識利用的是產生式規則和框架相結合的方式，并分別存儲到規則表和框架表中。

故障樹最小割集形成的產生式規則前后之間的邏輯關系的儲存是規則表的主要功能，以這種數據結構存儲的知識表達更加令人通俗易懂。

故障樹定量計算出的底事件重要度大小值決定了規則表中優先級這個屬性的大小，優先底事件重要度值較大的規則，反之隨后。因此，簡化推理機制能使故障診斷推理過程方便、嚴謹，可以通過產生式規則表示知識完成。